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  • 1 # 軍機處留級生

    在過去的六十年裡,有許多物理學家和天文學家為證明引力波的存在做出了無數努力。其中最著名的要數引力波存在的間接實驗證據——脈衝雙星PSR1913+16。

    1974年,美國物理學家家泰勒(Joseph Taylor)和赫爾斯(Russell Hulse)利用射電望遠鏡,發現了由兩顆質量大致與太陽相當的中子星組成的相互旋繞的雙星系統。由於兩顆中子星的其中一顆是脈衝星,利用它的精確的週期性射電脈衝訊號,我們可以無比精準地知道兩顆緻密星體在繞其質心公轉時他們軌道的半長軸以及週期。根據廣義相對論,當兩個緻密星體近距離彼此繞旋時,該體系會產生引力輻射。輻射出的引力波帶走能量,所以系統總能量會越來越少,軌道半徑和週期也會變短。

      泰勒和他的同行在之後的30年時間裡面對PSR1913+16做了持續觀測,觀測結果精確地按廣義相對論所預測的那樣:週期變化率為每年減少76.5微秒,半長軸每年縮短3.5米。廣義相對論甚至還可以預言這個雙星系統將在3億年後合併。這是人類第一次得到引力波存在的間接證據,是對廣義相對論引力理論的一項重要驗證。泰勒和赫爾斯因此榮獲1993年諾貝爾物理學獎。

    人類首次證實引力波存在的是鐳射干涉引力波天文臺,英文單詞首字母縮寫是LIGO。1992年開始籌劃,1999年年底建成,中間十幾年一直沒有什麼發現,直到2015年重新進行了升級,於在2015年9月14日,螢幕上的影象跳動了,引力波被接收到了,那裡的科學家簡直不敢相信這一切,又經過反覆地驗證,最後在2016年2月14日釋出訊息,引力波第一次被人類確認存在,至此愛因斯坦所有廣義相對論的預言都得到了驗證。大家可以看一下下面這個圖,這個裝置非常巨大,就像是一個巨型的直角尺。兩個垂直著的是鐳射的通道,有3000米長。

    早在一百多年前的1916年,愛因斯坦就在地球上提出了引力波,也就是時空漣漪效應,說得淺顯一點就是世界中的時空是在引力效果下,發作拉伸現象,這才呈現了不同維度的時空地點。在其時那個科技落後的年代,人們不瞭解愛因斯坦的意思。

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